Комментарии преподавателя

Условия плавания тел

Какая часть объема плавающего тела погружена в жидкость? Если тело плавает, то действующая на него сила Архимеда уравновешивает силу тяжести: FA = Fт. Сила Архимеда FA = ρжgV', где ρж — плотность жидкости, V' — объем погруженной в жидкость части тела. Для однородного тела, то есть тела, состоящего из одного и того же вещества, сила тяжести Fт = mg = ρтVg, где V — объем всего тела.

Подставим в равенство FA = Fт выражения для силы Архимеда и силы тяжести. Мы получим ρжgV' = ρтVg. Отсюда

то есть чем меньше отношение плотности плавающего тела к плотности жидкости, тем меньшая часть объема тела погружена в жидкость.

Например, сосновое бревно плавает в воде, погрузившись наполовину, потому что плотность сосны составляет 0,5 от плотности воды, а ледяной айсберг плавает, погрузившись в воду на 9/10 потому что плотность льда составляет 0,9 от плотности воды (рис.1).

Рис.1. Подводная, невидимая часть айсберга в 9 раз больше его видимой, надводной части. По этой причине айсберги очень опасны для судов: до наших дней дошли отзвуки трагедии «Титаника» — огромного пассажирского лайнера, который в начале 20-го века затонул, столкнувшись с айсбергом

Условия плавания однородных тел. Из равенства

следует, что если ρт < ρж, то V' < V, а если ρт = ρж, то V' = V. Если же ρт > ρж, то даже при полном погружении тела сила Архимеда FA = ρжgV меньше, чем сила тяжести FT = ρтgV, то есть тело будет тонуть.

Это означает, что:

если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает, частично погрузившись в жидкость (рис.2, а);

если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает, полностью погрузившись в жидкость (рис.2, б);

если же плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет (рис.2, в).

Рис.2. К условиям плавания однородных тел

Домашняя работа

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. Какая часть объема плавающего тела погружена в жидкость, если плотность тела в 3 раза меньше плотности жидкости?
2. В каком случае на плавающую пробку действует большая сила Архимеда — когда пробка плавает в воде или когда она плавает в керосине?
3. Сформулируйте условия плавания однородных тел.
4. Тело массой 1 кг имеет объем 900 см3. Будет ли это тело плавать в воде? в керосине?
5. Почему основная часть айсберга находится под водой?
6. Металлический шарик тонет в ртути. Из какого металла мог быть сделан этот шарик?
7. Пластина из пенопласта толщиной 10 см плавает на воде, погрузившись на 2 см. Какова плотность этого пенопласта?

Задание 2. Рещи ребус.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

http://www.tepka.ru/fizika_7  
 

Файлы